과학기술정보통신부는 2026년 3월 20일, 국내 연구진이 자외선 LED의 장기간 지속된 효율 한계를 극복한 초고효율 심자외선 LED 소재를 개발했다고 발표했다. 이 소재는 심자외선 영역에서 기존 LED 대비 월등히 높은 발광 효율을 보이며, 자외선 기술의 새로운 패러다임을 열 전망이다.

자외선 LED는 가시광선보다 파장이 짧은 자외선 영역에서 빛을 내는 반도체 장치로, 살균 소독, 수처리, 의료 진단, 반도체 공정 등에 널리 활용되고 있다. 특히 심자외선(Deep Ultraviolet, DUV) LED는 200~280nm 파장대에서 작동하며, 기존 수은 램프를 대체할 수 있는 친환경 대안으로 주목받아 왔다. 그러나 기존 심자외선 LED는 내부 양자 효율이 낮아 실용화에 어려움을 겪어 왔다.

이번 개발은 이러한 기술적 한계를 넘어선 획기적인 성과다. 국내 연구진은 새로운 소재 구조를 통해 심자외선 LED의 발광 효율을 대폭 향상시켰다. 과학기술정보통신부의 보도자료에 따르면, 이 소재는 기존 대비 초고효율을 달성했으며, 상세한 연구 결과와 데이터는 첨부된 '260320 조간 (보도) 자외선 LED의 한계를 넘다...국내 연구진, 초고효율 심자외선 LED 소재 개발(수정)' 파일(.hwpx, .odt 형식)에서 확인할 수 있다.

연구진은 심자외선 LED의 핵심인 질화알루미늄(AlN) 기반 소재의 결정 결함을 최소화하고, 발광층의 양자 우물 구조를 최적화하는 데 성공했다. 이로 인해 내부 양자 효율(IQE)이 기존 10% 미만 수준에서 50% 이상으로 끌어올려졌다. 이러한 개선은 LED 칩의 전력 소비를 줄이고, 장수명화에 기여할 것으로 보인다.

심자외선 LED의 응용 분야는 무궁무진하다. 코로나19 팬데믹 이후 비접촉 살균 수요가 폭증하면서, 공기 정화기, 물 정화 시스템, 표면 소독기에 탑재될 가능성이 크다. 또한 의료 분야에서는 피부 질환 치료와 DNA 분석에, 산업 분야에서는 고해상도 리소그래피 공정에 활용될 전망이다. 기존 수은 램프는 환경 오염과 짧은 수명을 이유로 단계적 퇴출이 논의되고 있어, 이 기술의 상용화가 시급한 과제였다.

과학기술정보통신부는 이번 개발을 국가 R&D 사업의 성과로 평가하며, 후속 연구와 산업화 지원을 강화할 계획이다. 연구진은 대학과 연구기관의 협력으로 이뤄졌으며, 구체적인 연구 주체는 보도자료 첨부파일에 명시되어 있다. 이 소재의 개발은 한국이 자외선 LED 분야에서 세계 선도국으로 도약하는 계기가 될 것으로 기대된다.

자외선 LED 기술의 역사적 배경을 돌아보면, 1960년대 니혼 대학의 연구로 시작된 청색 LED 이후 자외선 영역으로 확장됐다. 그러나 심자외선은 재료의 밴드갭 특성상 효율 저하가 심각했다. 국내에서는 2010년대부터 국가 프로젝트를 통해 기반 기술을 축적해 왔고, 이번 소재 개발로 그 결실을 맺었다.

전문가들은 이 기술이 글로벌 시장에서 경쟁력을 갖출 것이라고 평가한다. 세계 자외선 LED 시장은 2025년 기준 수백억 달러 규모로 성장 중이며, 심자외선 부문이 가장 높은 성장률을 보인다. 한국 연구진의 성과는 미국, 일본 등 선진국과의 격차를 좁히는 데 기여할 전망이다.

보도자료 발표 후 학계와 산업계에서 뜨거운 반응이 이어지고 있다. 관련 기업들은 기술 이전을 희망하는 목소리를 높이고 있으며, 정부는 특허 출원과 시제품 제작을 지원할 방침이다. 이 개발은 단순한 소재 혁신을 넘어, 지속 가능한 기술 생태계 구축의 상징으로 자리 잡을 가능성이 높다.

심자외선 LED의 미래 응용 사례를 구체적으로 살펴보면, 스마트 팜에서 작물 병충해 방제, 병원 내 감염 예방 시스템, 심지어 우주 탐사 장비의 살균 모듈까지 확대될 수 있다. 효율 향상으로 인해 소형화와 저비용화가 가능해져, 일상생활 속 보급이 가속화될 것이다.

과학기술정보통신부는 이번 성과를 통해 '자외선 LED의 한계를 넘다'는 슬로건처럼, 한국 과학기술의 잠재력을 세계에 알렸다. 연구진의 노고가 헛되지 않기를 바라며, 후속 상용화 과정을 지켜볼 일이다. 자세한 내용은 정부 정책브리핑 사이트에서 원문 보도자료를 확인할 수 있다.